专利名称：罩壳在单-压机上成型的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及由片材进行容器端盖面板，通常称为罩壳成形加工的系统、方法和设备，尤其涉及这样一种系统，其中从原材料到端盖面板成品的全部操作，包括下料、成形、再成形和卷边工序均在单一压机上完成，同时在整个加工过程中准确地控制罩壳，大大提高了加工速度。
对容器的端盖或罩壳的成形设备和方法可以从波苏(Bulso)的美国专利4，516，420号和4，549，424号中找到，而对其端盖的再成形设备和方法可以从波苏(Sulso)的美国专利4，587，825和4，587，826号中找到。同样地，卷边加工方法和设备可以从波苏的美国专利4，547，608号中找到。容器本身的模制成形方法可以在波苏的美国专利4，483，172号和4，535，618号中找到。
具有代表性的现有技术专利文献是巴赫曼(Bachmann)的美国专利4，561，280号和4，567，746号，该专利公开了用于制造各种罐头罩壳的方法和设备，其中包括对成形产品卷边的方法和设备。此外，马施凯(Maschke)的美国专利3，812，953号和卡敏斯基(Kaminski)的美国专利4，588，066号都是作为利用带孔环带传送工件的相关专利。
因此，在本申请书中所涉及的各种工序里至少在某种程度上其本身在本技术领域中都是已知的。例如，由一种片材或卷材进行下料都是已知的;材料的成形加工或再成形加工是已知的;用于双卷边接缝工序所进行的圆周边缘卷边也是已知的。但是在一个单一压机中能够以极高的加工速度并以最短的端盖或罩壳运送距离进行加工的这些特征的综合，至今在本专业技术领域中未曾见到，而本申请书的主题就是这种独特的综合。
例如在一个常规的加工过程中，罩壳成形后，转换到拉伸接头端，该压机具有每次冲程能够成形22个罩壳的能力。因此一种每次冲程加工出22个罩壳的压机，在每分钟150次冲程情况下，则每分钟的产量将达到得3300个罩壳。
但是，标准的转换设备可以每分钟转换成4200个罩壳。这样，为了充分利用转换能力，一般需要增加一个第二压机，这就使罩壳生产成本增加一倍。由于目的是要减小每千个产品的成本，所以这不是一种令人满意的解决办法。
另一种解决办法是提高罩壳压机的速度。但是，在高速下端盖的控制就成为严重问题，并导至端盖损坏，这是与生产不利的。
因此本申请人已找到了通过多层的进料、操作和强制传送带传送相结合，可以在不发生端盖过分损坏的情况下达到或超过每分钟200次冲程的速度。
这样一个系统可以消除传送线的干扰，并减少加工工位和设备配备的人员，同时使罩壳加工技术跟上转换技术并降低每千个产品的成本。
本发明的一个目的是将下料、成形、再成形和模压卷边各功能结合在一个单一压机中。
本发明还有一个目的是在各个成形步骤和传送过程中，只涉及在最短工件运送距离和准确控制的情况下，实现在单一压机上进行各种加工工序。
现已发现这些目的可以通过下述方式实现，即，在一水平面上，将原材料送进压机内，该坯料通过模具在一个工位上完成下料、拉伸和再拉伸过程，并将它置于一个带孔传送带或不同的水平面上，以便传送至再成形和卷边工位上。已经发现在此方式下，不再需要工件从下料、拉伸和反转拉伸各工序间的运送，由此可以减少工件本身或者在许多情况下工件涂层发生损坏的危险。还发现多层的方案可避免在非常高速加工情况下传送线发生干扰的问题。
还发现，通过加工工位的设置，使下料拉伸和再拉伸工位都沿着材料送进的轴线安排，而将再成形和卷边工位安排在进料方向的横向，从而可以使用一种强制皮带传送，即使是非常轻质、不能快速地在空气中以高速冲压速度有效地传送的材料也可以使用。
因此，在单一压机上进行罩壳的成形再成形和卷边的改进方法和设备就成为本发明的主要目的，而其它目的在人们阅读下面结合附图进行扼要地描述的基础上将会一目了然，其中
图1表示该系统总体配置的局部剖视正视图;
图2表示下料位置的模具布置平面图;
图3表示在下料位置一套模具的局部剖示组装正视图;
图3a表示坯材板支撑的局部剖示节点放大图;
图4表示在杯形体成形过程中，模具的局部组装正视图;
图5表示在端盖的预成形过程中模具的局部剖示组装正视图;
图6表示端盖已预成形，模具升起返回模具分界线上时模具的局部剖视组装正视图;
图7表示端盖由一个工位传送至另一个工位时局部剖视正视图;
图8表示在向下的或接受位置进行端盖成形时模具的局部剖视放大正视图;
图9表示在向上或再成形位置进行端盖再成形时模具的局部剖视放大正视图;
图10表示在向上或卷边位置进行卷边时模具的剖示放大正视图;
图11表示在图5和图6所示预成形以后的端盖的截面图;
图12表示在图8和9所示再成形以后端盖的截面图;
图13表示在图10所示卷边以后的端盖截面图。
首先应当指出本发明所描述的是一个双动压机，其中该压机具有内外滑块，每个滑块携带确定的模具，而且每个滑块可以独立于另一滑块进行操纵和调整，从而使由特定的滑块安装的模具能够独立于另一滑块安装的模具，而又与之协调地完成其功能。这种压机在本专业技术领域里众所周知的，一种典型的压机在利智威(Ridgway)的美国专利3，902，347号中有所介绍。
首先参看图一和图2，其总体配置很清楚。如前所述，双动压机包括内外滑块托架10和20，该滑块托架安装有用于下料和罩壳预成形的模具。这些滑块托架与常规设备上的一样，可以朝着压机底座往返运动。
如图1和图2所示，模具沿着材料送进压机的进料轴线X方向安置，因此，当材料沿着轴线X方向进料时，压机的每个工作循环使模具进行下料和罩壳成形，其数量与模具上的套数一致。在图1和图2中所举的例子，其数目为22个(中心线的每侧各为11个)。
图1和图2还表示出这种配置如利用皮带传送工件，因为外壳一经预成形之后就被移出预成形工位，由传送带50沿着Y方向送到第二工位上。值得注意的是这就是本发明设想的多层配置。请参看图1、2、3，材料沿坯料板31(见图3)，安X方向送进压机内，该坯料板31位于第一水平面，而经预成形的罩壳为进行再成形和卷边，放在皮带50上，按箭头Y方向传送(见图2)，皮带50(见图1)位于第二水平面。这就避免了任一传送线的相互干扰。
由图1还应当指出的是，安装在压机内有两组平行的模具，当罩壳预成形以后，该罩壳由这两组模具沿着与Y的相反方向移开，以便进行随后的工序。
请记住，在该例中，尽管各工序和模具在每个工作循环中要重复22次，但在下面详细描述中只介绍一个工件的加工。
记住上述说明并参看图1和图3，可以看出，内滑块托架10和外滑块托架20将再次进行描述。如前所述，图中显示出在这些滑块托架上安装有22套模具。此处只对一套模具进行描述。
内滑块托架10上安装有一个冲头升降器11，用一个或多个螺栓11a其固定。在冲头升降器11的伸出端安装一个冲头12，由螺丝12a进行可调固定。用这种方式，模具如冲头12就可以随滑块托架10朝着低座往返运动时，朝着压机的固定底座往返运动。
外滑块托架22具有一个适当的空心腔体，在其内内滑块托架10的冲头升降器11和冲头12作往复运动，基本上与外滑块托架的运动无关。
外滑块托架20也安装有确定的模具。首先，在压机内部有一个通过保持器21a和螺丝21b固定的套筒21，以便与它发生往复运动。围绕在套筒21的外部并与它同心安装的是第一压力套筒22和一个作用于套筒22上的液压驱动活塞23。固定在外滑块托架20的伸出底端上的是一个由一个或多个螺丝24a固定的冲切刃边24。
液压驱动活塞23是安装在滑块托架20的第一压力套筒22的上方，并由通过孔20a引进和通过孔20b排出的液体控制，孔20a与一个合适的供液源连接(图中未示)。
底座40和模具托架30设置在内、外滑块托架10和20的下面。此底座40具有一个中心空腔，其内容纳一个模芯41，该模芯安装在模芯升降器41a上，并用螺丝41b固定。围绕着模芯41和模芯升降器41a的是一个由液压驱动活塞43和44支持着的脱模环42。
一个带孔传送带50设置在底座40的顶表面40a的上方，该传送带具有许多尺寸适用于容纳端盖的孔51，孔51的作用下面还将进行描述。此传送带可以通过一个合适的驱动装置50a，沿着底座40的顶表面40a运动，该驱动装置可以采取齿轮形式(见图1和图2)，其中至少一个被驱动。一个坯料板31和一个模具托架30也设置在两个滑块托架10、20与底座40之间;图3表示得很清楚。如前面所提到的，为保持本发明的多层配置，坯料板31是设置在第一水平面上，而传送带50是设置在较低的第二水平面上。
坯料板31由一个或多个液压支持活塞支持着，正如在图3A的放大图中可以清楚地看出，其中坯料板31由活塞31b支撑着，而活塞31b又由通过孔31c供给的液体支撑着。
在模具托架30上还安装有一个冲压罩壳和冲切刃31a，该冲切刃31a与冲切刃24和坯料板31相配合工作并对材料进行下料，下面将进行更详细地描述。
如图3所示，该模具横向间隔的是适用于端盖再成形和卷边的模具，如图1、2、7所示，需再一次指出的是，实际上这里描述的只有一个主模具工位和一套辅助模具。
参看图7至图9，再成形工位主要包括一个用一个或多个螺丝32a安装在模具托架30上的再成形模具32。在模具32的下面是一个冲头60，该冲头往复运动地安装在底座40的空腔40b内。在该空腔内设有一个凸轮62，通过一种常规装置(未显示)驱动凸轮转动，将推动凸轮上升与凸轮从动件61相啮合，以便提升冲头60，从而将预成形过的端盖对着模具32推紧，以便对它再成形。在图8中，表示凸轮已转向下方以便使端盖E被推入和推出再成形工位的位置。图9显示再成形模具处于上部位置，此时该端盖已进行了再成形。
图10所示的卷边工位，除了模具33的形状有些不同之外，基本上是类似的，其目的是进行端盖的周边边缘卷边。模具33通过一个或多个螺丝33a安装在模具托架30上，该模具33具有一仿形环凹入部分33b适合于卷边工序的操作。
以滑配合容纳在底座40的腔40c内的卷边冲头70的尺寸，要使其能够支持着罩壳成圆弧部分，如图10所示。冲头70的运动是由凸轮72和凸轮从动件71控制的。很容易注意到，例举的卷边模具仅仅处于向上位置，而其向下运动的方式类似于图8所示的再成形工位，允许端盖滑进或滑出该工位。
还应当指出，通孔33c设在模具托架33内，并可以连结在一个空气源上，以便必要时促使已卷边的端盖返回至传送带50上。一个用于同样目的的类似孔32b设置在图8和图9所示的再成形工位。
在改进装置的使用或工作过程中，可以设想材料M是在箭头X(见图2)所指方向沿着坯料板31送进压机内。外滑块托架20将被驱动至图3所示的下部位置，而通过孔20a作用于活塞23的液压将推动第一压力套筒22与材料M处于夹紧状态。外滑块托架20的进一步向下运动将导至冲切刃边24对着切割刃边31a对材料进行下料，图3表示得很清楚。在这方面，应当指出，切割刃边31a是安装在模具托架30上而且不能移动。正如前面所提到的，坯料板31是以液压支撑着的(见图3A)。因此，冲切刃边24向下运动使坯料板31压下一个足够的距离以进行下料操作。
现在参看图4，首先应指出，坯料板31具有一个通孔31b，模具托架30具有一个冲切刃31a，内滑块托架10继续向下运动，使冲头12对着前面已下料的材料M向下推动，将它推离套筒22下面以前夹紧的位置，并成形为一浅杯SC。如图4所示，当外滑块托架20退回时，内滑块托架按箭头A所指方向继续向下运动。携带在冲头12端部上的浅杯SC被向下推动，通过模具托架30和坯料板31上的孔30a和31a以便进行下面的工序。如前面所提到的，有可能在坯料板31上面原材料进料水平面的下面通过压机预成形，制得该浅杯，由此可以大幅度地提高该设备的加工速度。
现在参考图5，可以看出，预成形的端盖E具有如图11所示的一般形状。这是通过将携带着图4所示浅杯SC的内滑块托架10连续向下运动，通过孔30a和模具托架30，直至接触到由底座40携带着的模芯41来实现的。此模芯是固定的，但脱模环42不是固定的。这样，冲头12的仿形前端对着模芯41的运动，迫使脱模环下压，并对端盖E的侧壁CW和园弧部位R(见图5和图11)进行预成形。此处，冲头12已经穿过传送带50内其中一个孔51，并随着通过该孔推动端盖E。
现在参看图6，可以看出内滑块托架10已开始离开底座40向上运动。冲头12一提升起来，则由合适的液压源(未显示)通过孔40b和40c，作用在活塞43和44上的液压就推动脱模环42向上运动，随后将端盖E向上推至图4所示位置。这时端盖是与传送带50进行摩擦啮合，并保持在传送带的一个孔51中。冲头12一脱离传送带50，该传送带就可以导引至一个空载工位，并到达下一个相邻工位上。如在图7中可以清楚地看出，许多经预成形的端盖E被置于传送带50的各个孔51内。应当指出，在某些情况下，需要通过冲头12和升降器11上的孔12b和11b施加空气，以使端盖从冲头上脱离。
在这一点上还应该记住，该端盖在该工序的这一阶段，具有如图11所示的形状。
参看图8，并设想传送带50已转位足够距离，将预成形的端盖E携带到图8所示位置上，应当指出，凸轮62向下回转，以使冲头60处于退回位置。当然，这样就有可能使端盖进入如图8所示位置。但是，如图9所示，凸轮62的转动使冲头60向上运动。该冲头60具有一个仿形顶面，以使其与中心板面CP相啮合。冲头60对着模具32的这种向上运动，使端盖的中心板面CP向上与模具32相接触。但是，由于冲头60正与端盖的圆弧部位R相啮合，这种运动将侧壁部位CW推过模具32并牢固地贴紧圆弧R，实际上，对端盖进行再成形以形成一个经再成形的端盖RE。当然该凸轮绕着其中心点的继续运动将使冲头60下落返回到图8所示的位置，随后传送带50转位，将经过再成形具有图12所示形状的端盖RE推进到下一个工位上。如前所述，孔32b可与压缩空气连接，以便根据需要帮助再成形的端盖RE返回至传送带上。
现在参看图10，该图表示卷边工位。如前面所提到的，此处所显示的模具仅处于向上或工作位置。在此工位上的凸轮使72和凸轮从动件70类似于图8所示工位。但是，此处由模具托架30携带的模具33具有不同形状，而且具有适合于端盖圆周边缘进行卷边的一个环形凹座33b。在这方面应当指出，冲头70的构形要使其能够沿着端盖RE的周边支持着，以便当端盖被推进至凹座33b时完成卷边工序。很明显的是当凸轮72绕着其中心点回转时，冲头70将下落。凸轮72的进一步转动，使端盖自然下落，并使已加工好的具有图13所示形状的端盖再次被置于传送带50的一个孔51内，以便传送带转位，由该工位上取出该端盖，并继续向前推进，以进行另一加工过程。
有可能要求一些辅助设备，如前面已经提到的，将位于再成形和卷边工位上的端盖取下来。因此在卷边工位上提供空气通道33c。
还可看到，该系统是如何在单一机上，以高速度从下料至卷边提供复合操作的，并在各项操作时具有最小的传送距离和准确的控制。
多层和强制传动配置使其能够在安全控制和输送端盖的情况下实现非常高的加工速度。
还应当指出的是本发明已列举了有关饮料容器端盖的成形过程，但是具有成形表面的卫生防护端盖也可以通过对图3至图6所示的工位上增加仿形模具而生产出来。
此外，本申请虽然描述了在再成形和卷边工位上采用凸轮驱动操作，但其它驱动装置如活塞也可以采用。
最后应指出，本发明并非用来局限于生产圆形端盖，而是可以用以生产其它形状如长方形、椭圆形或不规则形状以及各种不同尺寸的端盖。
权利要求
1.一种由片材成形容器端盖面板的方法，其特征在于该方法包括以下步骤由片材成形一个坯料(M)；在一个连续的冲压行程中由坯料形成一个杯形体(SC)；在同一个连续冲压行程使该杯形体预成形为端盖面板构形(E)；在预成形端盖面板构形之前，将上述杯形体通过用于形成该杯形体的模具。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在将所述杯形体通过模具并形成预成形端盖面板构形之后，所述具有预成形端盖面板构形(E)的杯形体相对于冲压行程方向进行横向传送。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于在第一水平面上接受片材和下料，在该杯形体通过模具并预成形端盖面板构形后，在第二水平面横向传送。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述杯形体是在压机内的第一个工位上进行再成形的。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述第一工位是设置在片材送进压机内的方向的侧面。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述杯形体是在压机内的第二个工位上进行卷边的。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述第二工位是设置在片材送进至压缩机内的方向的侧面。
8.一种用于片材成形容器端盖面板的设备，该设备是双动压机，带有内、外滑块托架(10，20)，并相对于固定底座(40)进行往复运动，其特征在于冲头(12)安装在内滑块托架上，第一冲切刃边(24)安装在外滑块托架上;坯材板(31)弹性地安装在内、外滑块托架与底座之间，并在其上有一个通孔;模具托架(30)设置在内、外滑块托架与固定的底座之间，其上有一通孔(30a)与上述坯料板上的通孔同轴;第二冲切刃边(31a)安装在上述模具托架上，并伸进上述坯料板开孔内;上述第一冲切刃边朝着底座是可移动的，以便与上述第二冲切刃边相配合进行片材下料;模芯(41)安装在固定底座上;上述冲头可穿过上述坯料板上的通孔运动，而上述模具托架与坯料板相连接，并与上述第二水平面上的模芯相配合预成形端盖面板;传送装置(50)设置在第二水平面上以便相对内外滑块托架运动方向横向传送经预成形的端盖。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于再成形工位设置在压机内第二水平面上靠近上述模芯部位;上述传送装置可操纵地与上述模芯和上述再成形模具横向连接。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于所述再成形工位包括安装在底座上并可朝着上述模具托架运动的再成形冲头(60);和安装在上述模具托架上的再成形模具(32)。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于凸轮和凸轮从动件(62，61)安装在底座上，用于与上述再成形冲头相啮合以便使该冲头朝着上述再成形模具运动。
12.如权利要求10所述的设备，其特征在于所述再成形模具在其内至少有一个空气通道(32b)。
13.如权利要求9所述的设备，其特征在于卷边工位设置在压机内的第二水平面上;上述传送装置可操纵地与上述再成形工位和上述卷边工位横向连接。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于所述卷边工位包括安装在底座上并可朝着上述模具托架运动的卷边冲头(70);和安装在上述模具托架上的卷边模具(33)。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于凸轮和凸轮从动件(72，71)安装在底座上，用于上述卷边冲头相啮合，以便使该冲头朝着上述卷边模具运动。
16.如权利要求14所述的设备，其特征在于所述卷边模具在其内具有至少一个空气通道(33c)。
17.如权利要求9所述的设备，其特征在于所述传送装置包括一根带孔的环带，该环带部分地设置在第二水平面上，并跨越上述模芯与上述再成形工位之间的距离。
18.如权利要求13所述的设备，其特征在于所述传送装置包括一根带孔的环带，该环带部分地设置在第二水平面上，并跨越上述模芯与上述再成形和卷边工位之间的距离。
19.一种由片材成形容器端盖面板的设备，该设备是双动压机，带有能够相对于固定底座(40)往复运动的内、外滑块托架(10，20)，其特征在于在第一工位上，模具(12，24，30，31，30a，31a，41)安装在内、外滑块托架和底座上，用于在第一水平面上对片材进行下料，并在第二水平面上将已下料的坯材预成形端盖板面形状，在靠近上述第一工位的第二工位上，模具(32，60)安装在底座上，在第二水平面上对预成形的端盖面板进行再成形;在靠近上述第二工位的第三工位上，模具(33，70)安装在底座上的用于将再成形的端盖面板进行卷边;和传送装置(50)安装在底座上，在第二水平面上与上述第一、二、三工位横向连接。
20.一种由片材成形容器端盖面板的设备，该设备是一种压机，其特征在于许多平行成排的下料和成形模具(12，24，30，31，30a，31a，41)安装在压机内，并位于片材送进压机内方向的横向，沿着压机的一个水平轴线方向排列;平行成排的再成形模具(32，60)安装在压机内，与上述各行下料和成形模具平行，并位于该模具排的横向外侧;平行成排的卷边模具(33，70)安装在压机内，与上述各再成形模具排平行，并位于该模具排的横向外侧;上述再成形模具和卷边模具是设置在片材进入该压机的的进口水平面的下方;传送装置(50)安装在底座上，用于传送在上述下料和成形模具与上述再成形模具和卷边模具之间的端盖面板。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于所述传送装置在靠近上述再成形和卷边模具的水平面处，并包括若干个由上述压机的水平轴线方向向外伸出的带孔环带。
全文摘要
一种由片材成型容器端盖面板的方法，它包括将片材送入压机内第一水平面，在该水平面对片材下料，该坯料通过模具(30)以一个连续冲程在第二水平面上进行预成型，然后在第二水平面上横向传送至再成型和卷边工位。该设备包括在第一工位上的下料和成型模具和在第二、三工位上的再成型和卷边模具。再成型和卷边模具设置在第二水平面上，而且第一、二、三工位是通过设置在第二水平面的带孔环带(50)横向连接起来的。
文档编号B21D51/38GK1040526SQ89106599
公开日1990年3月21日 申请日期1989年8月15日 优先权日1988年9月2日
发明者小约瑟·D·布尔索, 詹姆斯·A·麦克朗 申请人:雷迪康公司